-
Die Erfindung betrifft eine fluidische Maschine mit einem Gehäusekörper, der eine in ein duroplastisches Kunststoffmaterial eingebettete elektronische Einrichtung, wie eine Leiterplatte, mit einem Diagnosebereich umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäusekörpers für eine derartige fluidische Maschine. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Werkzeug zum Herstellen eines Gehäusekörpers für eine derartige fluidische Maschine.
-
Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2017/054994 A1 ist ein Steuergerät bekannt, umfassend eine Verarbeitungseinrichtung mit einem elektrischen Anschluss; eine Diagnoseschaltung, die mit dem Anschluss elektrisch verbunden ist; und eine Ummantelung, die den Anschluss vollständig elektrisch isoliert, wobei die Diagnoseschaltung eine elektrische Schnittstelle umfasst und dazu eingerichtet ist, ein elektrisches Signal an dem Anschluss abzutasten und das Ergebnis über die Schnittstelle bereitzustellen, wobei die Ummantelung im Bereich der Schnittstelle dazu eingerichtet ist, selektiv entfernt zu werden. Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 0 986 111 A2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikbauelements bekannt, das elektronische Bauteile aufweist, die in einem Kunststoffgehäuse angeordnet sind, insbesondere eines Hallsensors, wobei die elektronischen Bauteile in einer Schmelzklebermasse angeordnet und danach zur Ausbildung des Kunststoffgehäuses fertigumspritzt werden. Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2006/029944 A1 ist ein Verfahren zum Verschließen von Montageöffnungen von Gerätegehäusen mit Foliendeckeln bekannt, wobei ein zusammenhängendes Flachmaterial vorgelegt wird, aus welchem mehrere Foliendeckel gebildet und am jeweiligen Gerätegehäuse über dessen Montageöffnung angebracht werden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 31 16 519 A1 ist ein Schichtpressstoff zum Verschließen von elektrischen Gehäusen bekannt, bestehend aus einem Verbund gummielastischer Schichten mit starren Trägerwerkstoffen, wobei die Schichten aus Laminaten von Duroplasten und/oder Thermoplasten mit Metallfolien aufgebaut sind.
-
Aus der die
WO 2016/ 087 056 A1 geht eine fluidische Maschine mit einem Gehäusekörper hervor, der eine elektronische Einrichtung mit einem Diagnosebereich umfasst, wobei der Gehäusekörper in dem Diagnosebereich einen Diagnosezugang aufweist, der durch einen Verschlusskörper verschlossen ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine fluidische Maschine mit einem Gehäusekörper, der eine in ein duroplastisches Kunststoffmaterial eingebettete elektronische Einrichtung, wie eine Leiterplatte, mit einem Diagnosebereich umfasst, insbesondere im Hinblick auf ihre Funktionalität und/oder im Hinblick auf ihre Herstellbarkeit, zu verbessern.
-
Die Aufgabe ist bei einer fluidischen Maschine mit einem Gehäusekörper, der eine in ein duroplastisches Kunststoffmaterial eingebettete elektronische Einrichtung, wie eine Leiterplatte, mit einem Diagnosebereich umfasst, dadurch gelöst, dass der Gehäusekörper in dem Diagnosebereich einen Diagnosezugang umfasst, der durch einen Verschlusskörper verschlossen ist. Bei der fluidischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um eine hydraulische Strömungsmaschine oder Pumpe, die elektrisch angetrieben wird. Die elektrisch angetriebene Pumpe ist zum Beispiel als Seitenkanalpumpe ausgeführt. Die fluidische Maschine wird zum Beispiel als Wasserpumpe oder Ölpumpe im Automobilbereich eingesetzt. Bei der elektronischen Einrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Leiterplatte, über die zum Beispiel Statorströme von einer außen an der Pumpe vorgesehenen elektrischen Anschlusseinrichtung an Statorwicklungen in dem Gehäusekörper weitergegeben werden. Mit Hilfe der Leiterplatte können auch zum Beispiel Ströme kommutiert werden, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Drehfelds dienen, mit dessen Hilfe ein Rotor in dem Gehäusekörper in Drehung versetzt wird. Bei dem duroplatischen Kunststoffmaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Epoxidharz, mit dem die Leiterplatte in einem Spritzgussverfahren umgossen wird. Die Leiterplatte wird vorzugsweise vollständig mit dem duroplatischen Kunststoffmaterial umgossen. Das die Leiterplatte umgebende duroplastische Kunststoffmaterial hat im ausgehärteten Zustand vorteilhaft eine gleichmäßige Dicke von einigen Millimetern. Über den Diagnosezugang kann ein Diagnosestecker an Diagnosepunkte in dem Diagnosebereich angeschlossen werden. Mit dem Diagnosestecker können dann über die Diagnosepunkte Fehler im Betrieb der Pumpe, insbesondere im Betrieb der Leiterplatte, ermittelt werden.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper aus einem flüssigkeitsundurchlässigen, aber gasdurchlässigen, insbesondere wasserdampfdurchlässigen, Material gebildet ist, das einen unerwünschten Flüssigkeitseintritt verhindert. Bei dem atmungsaktiven Material handelt es sich zum Beispiel um ein Gore-Tex-Material. Bei den Worten Gore-Tex handelt es sich um einen als Marke geschützten Handelsnahmen. Der Verschlusskörper ist zum Beispiel als Verschlussstopfen ausgeführt und vorzugsweise lösbar, das heißt wiederholt zerstörungsfrei trennbar, mit dem den Diagnosezugang umgebenden duroplatischen Kunststoffmaterial verbunden. Die lösbare Verbindung ist zum Beispiel als stoffschlüssige Verbindung, vorzugsweise als Klebverbindung, ausgeführt.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosezugang an einer von außen gut zugänglichen Stelle der fluidischen Maschine angeordnet ist. Dadurch wird das Anbringen des Diagnosesteckers zu Diagnosezwecken erheblich vereinfacht.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosezugang eine Diagnoseausnehmung umfasst, die den Diagnosebereich in dem duroplastischen Kunststoffmaterial ausspart. Je nach Ausführung kann die fluidische Maschine auch mehr als einen Diagnosezugang umfassen. Die Diagnoseausnehmung ist vorteilhaft so groß, dass vorteilhaft alle Diagnosepunkte im Diagnosebereich mit einem in die Diagnoseausnehmung eingesteckten Diagnosestecker kontaktiert werden können.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosebereich in der Diagnoseausnehmung mit einer Schutzschicht aus dem duroplastischen Kunststoffmaterial versehen ist, die eine deutlich geringere Dicke als das duroplatische Kunststoffmaterial außerhalb der Diagnoseausnehmung aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes Eindringen von Flüssigkeit im Betrieb der Pumpe in den Diagnosebereich verhindert. Durch die geringe Dicke der Schutzschicht, die vorzugsweise nur wenige zehntel Millimeter beträgt, wird auf einfache Art und Weise ein Durchdringen der Schutzschicht mit Nadeln ermöglicht, die an dem Diagnosestecker zu diesem Zweck vorgesehen sind.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt der Diagnoseausnehmung an die Gestalt eines Diagnosesteckers angepasst ist. Dadurch wird das Einstecken und Halten des Diagnosesteckers in der Diagnoseausnehmung vereinfacht.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Maschine einen Stator mit Statorwicklungen umfasst, die in das duroplastische Kunststoffmaterial eingebettet sind. Die Statorwicklungen gehören zu einem Stator, der zum Beispiel ein Statorblechpaket umfasst, das ebenfalls in das duroplastische Kunststoffmaterial eingebettet ist. Die Leiterplatte wird vorzugsweise zusammen mit dem Stator in einem Einspritzvorgang in das duroplastische Kunststoffmaterial eingebettet. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein stabiler, multifunktioneller Gehäusekörper für die fluidische Maschine geschaffen.
-
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Gehäusekörpers für eine vorab beschriebene fluidische Maschine ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Diagnosebereich bei einem Umspritzen der elektronischen Einrichtung ausgespart wird, um den Diagnosezugang darzustellen. Das liefert den Vorteil, dass ein nachträgliches Bearbeiten des Gehäusekörpers entfallen kann.
-
Bei einem Werkzeug zum Herstellen eines Gehäusekörpers für eine vorab beschriebene fluidische Maschine, insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Werkzeug einen Stempel umfasst, der in dem Diagnosebereich angeordnet wird, um den Diagnosebereich beim Umspritzen der elektronischen Einrichtung auszusparen. Dabei kann der Diagnosebereich, insbesondere eine beziehungsweise die Diagnoseausnehmung, ganz oder teilweiseausgespart werden. Wenn der Diagnosebereich beim Umspritzen mit dem duroplastischen Kunststoffmaterial durch den Stempel vollständig ausgespart wird, dann liegen die Diagnosepunkte in dem Diagnosebereich nach dem Einspritzvorgang in dem Gehäusekörper frei. Wenn der Diagnosebereich mit dem Stempel nur teilweise ausgespart wird, dann wird beim Umspritzen mit dem duroplastischen Kunststoffmaterial eine Schutzschicht gebildet, die den Diagnosebereich gegenüber der Umgebung abdichtet.
-
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Verschlusskörper und/oder einen Diagnosestecker für eine vorab beschriebene fluidische Maschine. Der Verschlusskörper und der Diagnosestecker sind separat handelbar.
-
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Diagnoseverfahren zum Prüfen einer vorab beschriebenen fluidischen Maschine. Zur Diagnose der fluidischen Maschine, insbesondere der Leiterplatte, wird ein beziehungsweise der Diagnosestecker so in dem Diagnosebereich, insbesondere der Diagnoseausnehmung, angeordnet, dass vorteilhaft an dem Diagnosestecker vorgesehene Nadeln in Kontakt mit den Diagnosepunkten in dem Diagnosebereich kommen.
-
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Elektronikeinrichtung, insbesondere eine Leiterplatte, mit einer Kunststoffumspritzung, die einen vorab beschriebenen Diagnosezugang aufweist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine fluidische Maschine mit einem Gehäusekörper, der eine in ein duroplastisches Kunststoffmaterial eingebettete Leiterplatte mit einem Diagnosebereich umfasst, in welchem ein Diagnosestecker angeordnet ist, im Längsschnitt;
- 2 die fluidische Maschine aus 1 in einer Draufsicht auf den Diagnosebereich ohne Diagnosestecker; und
- 3 die gleiche Draufsicht wie in 2 mit einem Verschlusskörper in dem Diagnosebereich.
-
In 1 ist eine fluidische Maschine 1 mit einem Gehäuse 2 im Schnitt dargestellt. Bei der fluidischen Maschine 1 handelt es sich um eine Hydraulikpumpe, die zum Beispiel als Seitenkanalpumpe ausgeführt ist. Das Gehäuse 2 der fluidischen Maschine 1 umfasst einen Gehäusekörper 3 mit einem Stator 5.
-
Der Stator 5 umfasst ein Statorblechpaket 6 mit einer Vielzahl von nicht näher bezeichneten Statorblechen und mit ebenfalls nicht näher bezeichneten Wicklungen, die auf mindestens einem Wicklungsträger 7, 8 angeordnet sind. Die Wicklungen umfassen Wicklungsköpfe 9, 10, 11, 12, die außerhalb des Statorblechpakets 6 angeordnet sind.
-
Das Statorblechpaket 6 mit den Wicklungen, den Wicklungsträgern 7, 8 und den Wicklungsköpfen 9 bis 12 ist mit einem duroplastischen Kunststoffmaterial 13 umspritzt, um den Stator 5 darzustellen. Der Stator 5 umfasst radial innen einen Aufnahmeraum 14 für einen magnetisch wirksamen Teil eines (nicht dargestellten) Rotors.
-
Der Rotor und der Stator 5 stellen einen elektromotorischen Antrieb für die fluidische Maschine 1 dar. In dem Gehäusekörper 3 des Gehäuses 2 ist ein Aufnahmeraum 15 für einen hydraulisch wirksamen Teil des Rotors vorgesehen. Der hydraulisch wirksame Teil des Rotors umfasst zum Beispiel ein Laufrad, das drehfest mit dem magnetisch wirksamen Teil des Rotors verbunden ist.
-
Der Stator 5 umfasst darüber hinaus eine zum Beispiel als Platine oder Leiterplatte ausgeführte elektronische Einrichtung 16, die ebenfalls mit dem Kunststoffmaterial 13 umspritzt ist. Die elektronische Einrichtung 16 wiederum ist mit elektronischen Bauteilen 17, wie Spulen oder Kondensatoren, bestückt. Darüber hinaus umfasst der Stator 5 eine elektrische Anschlusseinrichtung 18. Die elektronischen Bauteile 17 sind mit dem Kunststoffmaterial 13 umspritzt. Die elektrische Anschlusseinrichtung 18 ist, zumindest teilweise, außerhalb des Stators 5 zugänglich, um eine elektrische Leitung an den Stator 5 anzuschließen.
-
Bei der fluidischen Maschine 1 handelt es sich zum Beispiel um eine Wasserpumpe oder eine Ölpumpe, die in ein Kraftfahrzeug eingebaut wird. Nach dem Einbau der Pumpe in das Kraftfahrzeug wird ein passender elektrischer Stecker an der elektrischen Anschlusseinrichtung 18 angeschlossen. Im Betrieb der Pumpe 1 dreht sich ein (in 1 nicht dargestellter) Rotor in dem Stator 5, um eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Öl, zu fördern. Bei einer Fehlfunktion kann die Pumpe 1 ausgebaut und in einem Labor untersucht werden.
-
Zu Diagnosezwecken ist die Pumpe 1 zusätzlich zu der elektrischen Anschlusseinrichtung 18 mit einem Diagnosezugang 20 ausgestattet. In 1 ist in dem Diagnosezugang 20 ein Diagnosestecker 40 angeordnet. Mit dem Diagnosestecker 40 können Diagnosepunkte in einem Diagnosebereich 24 der als Leiterplatte ausgeführten elektronischen Einrichtung 16 kontaktiert werden.
-
In den 2 und 3 sieht man, dass der Diagnosezugang 20 eine Diagnoseausnehmung 25 in dem duroplastischen Kunststoffmaterial 13 umfasst. Die Diagnoseausnehmung 25 umgibt, wie man in 2 sieht, vier Diagnosepunkte in dem Diagnosebereich 24. Die Gestalt der Diagnoseausnehmung 25 ist an die Gestalt des Diagnosesteckers (40 in 1) angepasst.
-
In 3 ist die Diagnoseausnehmung 25, die den Diagnosezugang 20 darstellt, durch einen Verschlusskörper 30 verschlossen. Der Verschlusskörper 30 ist aus einem Gore-Tex-Material gebildet. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sicher verhindert, dass im Betrieb der Pumpe 1 Flüssigkeit in den Diagnosebereich 24 mit den Diagnosepunkten auf der Leiterplatte 16 gelangt.
-
Dadurch wird zum Beispiel eine unerwünschte Korrosion der Leiterplatte 16 im Diagnosebereich 24 verhindert. Gleichzeitig ermöglicht das nicht absolut flüssigkeitsdichte Material, aus welchem der Verschlusskörper 30 gebildet ist, einen Durchtritt von Gas, wie Wasserdampf. So kann zum Beispiel Flüssigkeit, wie Wasser, die beziehungsweise das in einer unerwünschten Art und Weise im Bereich der Leiterplatte 16 vorhanden sein kann, in Form von Gas, insbesondere in Form von Wasserdampf, in die Umgebung entweichen.
-
Die Leiterplatte 16 und der Stator 5 sind vollständig mit dem Kunststoffmaterial 13 umspritzt. Das die Leiterplatte 16 und den Stator 5 umgebende Kunststoffmaterial 13 hat zum Beispiel eine Dicke von einigen Millimetern. Der Diagnosebereich 24 wurde beim Umspritzen gezielt von dem Kunststoffmaterial 13 ausgespart.
-
Zu diesem Zweck wird beim Einspritzen des Kunststoffmaterials 13 in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug der Diagnosebereich 24, vorzugsweise mit einem entsprechenden Stempel, ausgefüllt. Dabei kann der Stempel in Kontakt mit dem Diagnosebereich 24 kommen. Der Stempel kann aber auch beim Einspritzen in einem geringen Abstand zu dem Diagnosebereich 24 angeordnet werden, so dass sich eine Schutzschicht aus dem Kunststoffmaterial 13 über den Diagnosebereich 24 ergibt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fluidische Maschine
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäusekörper
- 5
- Stator
- 6
- Statorblechpaket
- 7
- Wicklungsträger
- 8
- Wicklungsträger
- 9
- Wicklungskopf
- 10
- Wicklungskopf
- 11
- Wicklungskopf
- 12
- Wicklungskopf
- 13
- Kunststoffmaterial
- 14
- Aufnahmeraum
- 15
- Aufnahmeraum
- 16
- Elektronische Einrichtung
- 17
- Elektronisches Bauteil
- 18
- Elektrische Anschlusseinrichtung
- 20
- Diagnosezugang
- 24
- Diagnosebereich
- 25
- Diagnoseausnehmung
- 30
- Verschlusskörper
- 40
- Diagnosestecker
